Нестационарный теплообмен Кошкин В.К., Калинин Э.К. Дрейцер Г.А. Ярхо С.А., страница 4

Так как при поверочном расчете, как праВило, нужнО знать не распределение 'температур теплоносителей, а лишь их значения на Выходе, то это позВОляет допОлнительно упростить систему. Тогда, например, для второЙ области пропесса обоих теплоносителей вместо ~равнений (6.55) и (6.57) можно испо1ьзовать болВ0 прОсты8 Я~ О,(Но,, Еу.) =4 Ящ(У+ Но,— Л~, У)ШУ+~,(НО~ — Ку); В известных авторам работах 11ь рзссмзтр11вяется полная система исходных уравнениЙ. ЭТО Обстоятельство Объясняется ИСКЛЮЧИт6ЛЬНОЙ СЛОЖНОСТЬЮ ЭЕСПОРНМСБТЗЛЬБОГО ИЗ МОРГАНИЯ всех неООХОдимых пяраметрОВ при пленочном кипении Б каналах, тем Оолее Б условиях нестаЦионарной зчдачи, и 11еобходимость10 измерения этих параметров по длине Канала. 110этому Цв()ДЯ'1'Ся Т~~ Ц 1~Ц ИЦЫ(~ $"ЦЦЩ'Е'..1Ы Ц ЛОП~ГЩЕЯИЯ ПДЗВО ДЯЩ~ЩИЕ ~тп~ ~Д стить систему ИСХОДНЫХ уряв11ен11Й и сократить ч11сло необходимых измерениЙ и искОмых Величин.

Здесь уместно сделать некоторые замечания по поводу термической нерявновесности ДвухфазнОГО потока пленочноГО кипения. Гзк кяк В ряссмятр11вяемом сечении трубы Ф в общем случае Имеется переГретый пар и недоГретая до температуры насыщения жидкость, то двухфазный поток термически неравновесен. 11рн этом истинное весовое паросодержанис не рявнО раВновесному пзросодержзни10. Рассмотрим двухфазный по*ок при пле110чном кипении В некотором сечении Я трубы, Где имеется пар с расходом бп и энтальпией 1п, жидкОсть с расходом бщ и энтальпией 1~~ при истинном весовом паросодержании х =- б„/(бп + б;„). При этих услови1!х 1)явновесное пзросодержянне (7. 31) «~п + ~~я Где Лб найдем из услоВий баланса теплосодержзний с учетом фязОВОГО преВращения при переходе потока В рявнОвесное СОСТОЯНИЮ; б„(1'„— 1'„,.) = б„,(1'„., — 1.„,) — ГЛб.

(7.32) Из выражений (7.31) и (7.32) с учетом б = б„+ б„, — — сопз1 НЗЙДЮМ х„=.-х ~ ' "' ) — (1 — х) "' - . (7.33) г / г Истинное весовос паросодержяние х в рассматриваемом сечении т'рубы Я мож110 определить либо Экспериментально (что ПРИМСНИТЕЛЬНО К НЕРЯВНОВЕСНЫМ ДВУХфЯЗНЫМ ПОТОКЯМ КРИОГЕННОЙ ЖИДКОСТИ ПРСДСТЗВЛЯСТ ИСКЛК)ЧИТВЛЬНО СЛОЖНУЮ ЗЗДЗЧУ, пр11 нестац11онарн1'1х "1'Опессах) -~ибо из решени" ЗЗМКН~'ТОЙ СИСТЕМЫ ОДНОМЕРНЫХ УРЗВНЮБИЙ, ОСЛИ ИЗВЕСТНЫ Ч (З), Ь (-) Ч .(=). 73К КЗК О Ф Где хо — начальное истинное паросодержяние при ~ = О. 184 Используя уравнение баланса тепловых потоков (7.15), окон- ЧЗЧ'АЛЬБО ПОЛУЧИМ г ~ 11'1Ц.

-- Чп) ~ю-- '1л~'ж1 «~ () Х =- Л'()+ 6 В экс11ер11ме11талы1ых работах по 11сследовян1110 плеНОЧНОГО кипения В трубах часто применякэт метод Обобщения ОпытньГх даннь1х, ОСНОВЯННЫЙ НЗ ГОМОГенноЙ Модели двухфязноГО причем обобщение Ведут в предположении равновесности потока, т. е. пренебрсГЗЯ теплоВыми потоками В жидкость и ня ПЕрЕГрЕВ ПЯРЯ (7. 36) ~ ь1~~,-.': Сй () — Х'~-~ + ~6 Ф 1П "" ~Г1 ~ 1+- «к ~ 1ж Подробный анализ подобных методов обобщения приведен в ~ 7.6. СОГлзсно формуле (7.33) Б термически неравновесном ДВухфазном Потоке равновесное па110содержа11ие х„может быть больше, ме11ьще и равно Истинному пяросодержяни10. При. этом ХЯРЯКТЕРНО, ЧТО 'СОПОСТЯБЛЕ11ИЕ Хр И Х НЕ ПОЗВОЛЯЕТ ЕЩЕ ОДНО значно судить 0 степени неравновесностн потОКЯ.

Действительно, Например, может быть такое сочетание степени недоГревя жидкОсти и переГреВЗ пяди, кОГдя х1~ = х, а В потоке имеется недоГретяя жидкость и переГретыЙ пяр, Г. е. ЛОтОк сушестве11но 1Гер ЯВ11овес11ый. Этот слЪ~ай имее Г место, если истинное п яросодержяние В рассматриваемом сечении, недОГрев жидкости и переГрев пя11З тякОвы, что Соотно1пение (7.37) следует из выражения (7.33), если при- Н.ЯТЬ Хр = Х. ( ЛЕДОВЗТСЛЬНО„ ОПЕНКУ НЕРЗВНОВЕСНОСТИ ДВУХфаЗНОГО ПОТОКЗ нельзя прОизводить путем сопоставления раВновесноГО и ис- ТИННОГО паросодержаннЙ.

Она Допустима лишь В частном случае, КОГДЯ рассматривается двухфяз11ый поток при Пленочном кипении 11ясьшиннОЙ жидкости. П1)и этом различие хр и х определяемое тОлькО нереГрсвом пара, Однозначно характеризует неравнОВесность потока,. Для Опенки стспен11 термическоЙ неравнОВеснОсти дВухфаз- ИОГО Потока при наличии в нем недоГретой жидкости и переГре- ТОГО ПЯРЗ ПРИМЕМ ВЕЛИЧИНУ Экспериментальные данные о тепловом потоке (7.105), коэффициенте перемежаемости (7.91), границе существования снарядного режима (7.106) существенным образом зависят от условиЙ проведения эксперимента и К011струкц1111 установки. Ими можно пользоваться лишь В Первом приближении оценки динамики нестационарного охлаждения трубопровода.

Для получе)1ия надежных зависимостей В снарядном режиме плбнОчнОГО кипОниЯ, пОзВОлйкнЦих Ззменуть исхОдБУ1О систему РИ~. 7.22. Зй~ЗИСИМО("и.. ~Е~~ПЕР;П~)НС)ГО НЗИОРЗ, СОСЕН~~.~Т1~УР)ШЕ1О ПВРС~ОДУ СБЗРД~ДИОРО РОБИМ~ Ц (:.1.РРЖНОВОЦ ~Ц~ 1И~ЛД РОИБОльлсз. В тзблиБс дзиы УслОВныс ОООзнйчВКБЯ Одномерных уравие1п1Й и расс~1итать нестационарное Ох.чажденис трубопровода 1<ак сопряжен11у)о задачу «стенка — пОтОк>>, необходимо провести 06Ш11рнук) программу экспериментальных исследоВаниЙ. Эта проГрамма должна Вкл)очать, В частности, систсматизированнОС изучение Гид«)оди11а мики исследуемых систем (нап«)имер, местных соп1)отиВлс- Н11Й) и обобщение опытных данных на основе зам1<11утоЙ систе- одномерных уравнений. П1)и этом ОС110В11ое в)111ман11е необходимо уделить 11зуче1111к) услов11Й и механизмов новения снарядноГО ре)кима Этот режим пле110чного кипения предстаВляст с060Й 11ВУХ- фазныЙ поток, в котором жидкая фаза движется В Виде Отдельных капель В потоке переГретоГО пара.

ДисперсныЙ режим образуегся из стержневоГО или снарядноГО В результате дина- 218 мическоГО ВоздейстВия пара на Жидкий стержень. Для этОГО «)ежима ха1)акте«)ны болыпие 11аросоде«))ка1111я н малые м11ССОВые ск01)ости жидкОсти. При малых массовы)< скоростях и Высоких тем11еритурных напорах (или п«)очих 1)авных услоВиях по мере удале11ия От начала подВОда тепла) Объемное и ВесоВое паросоде«)жанни Велики, и жидкая ст«)уя (если Вначале был сте«))киевоЙ ре)ким ) сильно уме11ьшас'Г<'.11 В диаметре. К211илля1)- ные ВОлны на поверхности стр7и приводят к ее разВалу 112 сраВнительно крупные капли. При нали~1ии скольжения фаз ~ пп-- П~Б ~ ~ 0 эти капли Оказыва1отся неустоЙЧИВЫМИ и делятся иа более мелкие Таким ооразом В 110Т01<е су1цеству)от кап ч11 различноГО диаметра.

Диспе«)сный 1)ежнм мйжнО получить и искусстве11ным путем, на111)име1), ВпрыскОм криОГенноЙ жидкОсти В «Горячий» трубопрОвод через форсуики струйнОГО типа. В этОм случае тОнкие струйк11 распад111отся на капли или естественным путем (впрыск по оси трубы), или при ударе о стенку трубы (впрыск по р11д11усу) . ПредВарительный распыл компонента ОбеспечиВает дисперсныЙ режим тОлькО В случае ОтноситсльнО малых массовых скоростен порядка 11, == 10 000 кг~м' с. При больших значениях массоВОЙ скорости В. результате коаГуляции капель Образуется спл011111ая жидкая струя, т.

е. стерж11еВОЙ режим. ТеоретиЧескиЙ анализ Этого режима затруднен нз-за отсутствия ряда экс11ср11ме11тальн<) Н11Йде11ных ЗависимостеЙ типа (7.17) — (7.24), необходимых для замыкания исходной Системы урав)1е11нй для дисперсного потока. Кроме того, Отсутствук)т данные 06 особенностях Гидродинамических и явлении, сВязанных с наличием В дисперсном потоке пОлОЙ температур, ск01)остей и концентраций.

ПоэтОму тсоретический анализ (расчет) 1)ежима -- это лишь 1<а<1ественная Оценка, в ЗадаЧИ которой входит 11зуче1111е механизма )1вле1111я и прове«)ка Гипотез и допуще11ий, положенных В Основу физичсскОЙ модели. Эта проверка производится на Основе С011оставле111111 результатов расчета с Опытп1э1ми данными. В наибОлсе Общей постанОВкс заДачи, КОГДВ рассмат1)ПВс110тся все уравнения исходной системы (7.1) †(7.15), теоретический расчет днспе«)сноГО ре)кима Выполнен 21)ТО«)ами п«)именительно к 11еста1111011ар11ому 0)1лажде)11110 Вертикальных *рубопроводов жидким 11едог1)етым азотом при пог<ьемном и Опус1'ном Движении В п1И1)оком диапазоне 11зме11ен11я массовоЙ скорости давления, температуры стенки и нсдОГ1)ева жидкОсти.

«) теоретиЧеском расЧете (схема от)1омер11ой )1очеч11 11огазана на 1)ис. 7.23) приняты доп~1~1)1е1111я и гипотезы от110С11те ть110 МОХЗНИЗМЯ ЯВЛЕНИЯ. 1. Принята гипотеза о квазистационарности процессов Гидродинамики и теплообмеиа при нестационарном 0)<ла)1<11е111111 трубопров0110В В дисперсном режиме ПЛСИОЧИОГО 1<1111е1111я, т. е. п«)ед110лагается что из)1011е)111е 1 ранич11010 услов11я О7',/От сум.

219 т; е. Гря111~1ные услов11я; Г) нзменен11е Грян11~1ных условий ВО Времени, т. е. Влияние нестационарности; д) физические пярямет1)ы жидкОсти и темпе1эйтурный фактор; е) способ организа- ПИИ ДИСПСРСНОГО ПОТОКЯ. Пробелы в изу~1е11Н11 днсперсного режима пленочного кипеиий, В изВРстцОЙ стОБРии БОспОДЦЯГГ экспОримснтзльнОс исслсдовя11ие авторов, ОСНОВИОЙ задачей Которого являлось Получение Эмпирических ззйисимОстей для тсплОВОГО ЛОтОкз От с1енки, позволяющих замкнуть систРму Одномерных урявнениЙ (7.115) — 17.121) и использовать ее для инженерных расчетов как нестяп11011ярного, так и стя1111011яр110ГО охлаждения трубо- 'ПРОВОДОВ.